Sea ice thickness and elastic properties from the analysis of multimodal guided wave propagation measured with a passive seismic array

Field data are needed for a better understanding of sea ice decline in the context of climate change. The rapid technological and methodological advances of the last decade have led to a reconsideration of seismic methods in this matter. In particular, passive seismology has filled an important gap by removing the need to use active sources. We present a seismic experiment where an array of 247 geophones was deployed on sea ice, in the Van Mijen fjord near Sveagruva (Svalbard). The array is a mix of 1C and 3C stations with sampling frequencies of 500 and 1000 Hz. They recorded continuously the ambient seismic field in sea ice between 28 February and 26 March 2019. Data also include active acquisitions on 1 and 26 March with a radar antenna, a shaker unit, impulsive sources, and artificial sources of seismic noise. This data set is of unprecedented quality regarding sea ice seismic monitoring, as it also includes thousands of microseismic events recorded each day. By combining passive seismology approaches with specific array processing methods, we demonstrate that the multimodal dispersion curves of sea ice can be calculated without an active source and then used to infer sea ice properties. We calculated an ice thickness, Young's modulus, and Poisson's ratio with values h=543 cm, E=3.90.15 GPa, and nu=0.340.02 on 1 March, and h=583 cm, E=4.4 +/- 0.15 GPa, and nu=0.32 +/- 0.02 on 5 March. These values are consistent with in situ field measurements and observations.Peer reviewe

Rapid response to the M_w 4.9 earthquake of November 11, 2019 in Le Teil, Lower Rhône Valley, France

On November 11, 2019, a Mw 4.9 earthquake hit the region close to Montelimar (lower Rhône Valley, France), on the eastern margin of the Massif Central close to the external part of the Alps. Occuring in a moderate seismicity area, this earthquake is remarkable for its very shallow focal depth (between 1 and 3 km), its magnitude, and the moderate to large damages it produced in several villages. InSAR interferograms indicated a shallow rupture about 4 km long reaching the surface and the reactivation of the ancient NE-SW La Rouviere normal fault in reverse faulting in agreement with the present-day E-W compressional tectonics. The peculiarity of this earthquake together with a poor coverage of the epicentral region by permanent seismological and geodetic stations triggered the mobilisation of the French post-seismic unit and the broad French scientific community from various institutions, with the deployment of geophysical instruments (seismological and geodesic stations), geological field surveys, and field evaluation of the intensity of the earthquake. Within 7 days after the mainshock, 47 seismological stations were deployed in the epicentral area to improve the Le Teil aftershocks locations relative to the French permanent seismological network (RESIF), monitor the temporal and spatial evolution of microearthquakes close to the fault plane and temporal evolution of the seismic response of 3 damaged historical buildings, and to study suspected site effects and their influence in the distribution of seismic damage. This seismological dataset, completed by data owned by different institutions, was integrated in a homogeneous archive and distributed through FDSN web services by the RESIF data center. This dataset, together with observations of surface rupture evidences, geologic, geodetic and satellite data, will help to unravel the causes and rupture mechanism of this earthquake, and contribute to account in seismic hazard assessment for earthquakes along the major regional Cévenne fault system in a context of present-day compressional tectonics

Infrastructure de la station sismologique Résif-OGDF à Dieulefit (Drôme)

This image shows the infrastructure to house the OGDF seismological station. We can see the concrete structure above the 6-meter borehole made by BRGM. A Trillium 120 PH sensor will be placed in this borehole. The second element visible on this image is the open-air bay that will house the various equipment used to record the signals from the sensor (digitizer), the remote data transmission (modem), as well as the site's energy management (batteries, solar regulator), and the various elements useful for the supervision of the station. In this concrete structure, cable crossings have been provided to facilitate the installation of the seismological equipment.The station belongs to Résif, a research infrastructure dedicated to the observation and understanding of the internal Earth structure and dynamics. It is based on observation networks of high technological level, composed of seismological, geodetic and gravimetric instruments deployed in a dense manner throughout the French territory. The data collected allow to study with a high spatio-temporal resolution the ground deformation, the superficial and deep structures, the seismicity at the local and global scale and the natural hazards, especially seismic, on the French territory. Résif integrates with European (EPOS - European plate observatory system) and worldwide instruments to image the interior of the Earth as a whole and to study numerous natural phenomena.Cette image présente l’infrastructure permettant d’accueillir la station sismologique OGDF. Nous pouvons voir la structure béton au-dessus du forage de 6 mètres réalisé par le BRGM. Dans ce forage sera placé un capteur Trillium 120 PH. Le deuxième élément visible sur cette image est la baie out-door qui accueillera les différents équipements permettant d’enregistrer les signaux issus du capteur (numériseur), la télétransmission des données (modem), ainsi que la gestion du site en énergie (batteries, régulateur solaire), et les différents éléments utiles à la supervision de la station. Dans cette structure en béton, des passages de câbles ont été prévus pour faciliter l’installation du matériel sismologique.La station appartient à Résif, une infrastructure de recherche dédiée à l’observation et la compréhension de la structure et de la dynamique Terre interne. Il se base sur des réseaux d’observation de haut niveau technologique, composés d’instruments sismologiques, géodésiques et gravimétriques déployés de manière dense sur tout le territoire français. Les données recueillies permettent d’étudier avec une haute résolution spatio-temporelle la déformation du sol, les structures superficielles et profondes, la sismicité à l’échelle locale et globale et les aléas naturels, et plus particulièrement sismiques, sur le territoire français. Résif s’intègre aux dispositifs européens (EPOS - European plate observatory system) et mondiaux d’instruments permettant d’imager l’intérieur de la Terre dans sa globalité et d’étudier de nombreux phénomènes naturels

Panneaux solaires en falaise à la station sismologique Résif-OGDF à Dieulefit (Drôme)

On this picture you can see the two solar panels of 110W each, mounted in series to reach 55V at the output of the panels to ensure a better recharge of the batteries that will supply the OGDF site with energy throughout the year. These panels have been mounted in series in order to limit the current and therefore the loss in line because they are located about 15m from the solar charger. For an equivalent solar power, the series mounting allows to halve the current transported in the cables. These photovoltaic panels have been installed high up on the cliff to avoid the disturbance of the plant cover at the bottom of the cliff, to increase their security (very isolated site), and also to free themselves, in part, from the mask formed by the surrounding relief.The site of the seismological station belongs to Résif, a research infrastructure dedicated to the observation and understanding of the internal Earth structure and dynamics. It is based on observation networks of high technological level, composed of seismological, geodetic and gravimetric instruments deployed in a dense manner throughout the French territory. The data collected allow to study with a high spatio-temporal resolution the ground deformation, the superficial and deep structures, the seismicity at the local and global scale and the natural hazards, especially seismic, on the French territory. Résif integrates with European (EPOS - European plate observatory system) and worldwide instruments to image the interior of the Earth as a whole and to study numerous natural phenomena.Sur cette photo on peut voir les deux panneaux solaires de 110W chacun, montés en série pour atteindre 55V en sortie des panneaux afin d’assurer une meilleure recharge des batteries permettant d’alimenter le site OGDF en énergie tout au long de l’année. Ces panneaux ont été montés en série afin de limiter le courant et donc la perte en ligne car ils sont situés à environ 15m du chargeur solaire. A puissance solaire équivalente, le montage en série permet ainsi de diviser par deux le courant transporté dans les câbles. Ces panneaux photovoltaïques ont été installés en hauteur sur falaise afin d'éviter la gêne du couvert végétal en bas de la falaise, d’augmenter leur sécurisation (site très isolé), et de s’affranchir aussi, en partie, du masque constitué par les reliefs environnants.Le site de la station sismologique appartient à Résif, une infrastructure de recherche dédiée à l’observation et la compréhension de la structure et de la dynamique Terre interne. Il se base sur des réseaux d’observation de haut niveau technologique, composés d’instruments sismologiques, géodésiques et gravimétriques déployés de manière dense sur tout le territoire français. Les données recueillies permettent d’étudier avec une haute résolution spatio-temporelle la déformation du sol, les structures superficielles et profondes, la sismicité à l’échelle locale et globale et les aléas naturels, et plus particulièrement sismiques, sur le territoire français. Résif s’intègre aux dispositifs européens (EPOS - European plate observatory system) et mondiaux d’instruments permettant d’imager l’intérieur de la Terre dans sa globalité et d’étudier de nombreux phénomènes naturels

Vue d’ensemble des 250 stations sismologiques autonomes (nodes Fairfield) déployées dans le cadre du projet Icewaveguide à Svalbard (Norvège)

The sea ice is disappearing with global warming, and if the trend is clear over the last few decades, scientists are still wondering about the speed of this disappearance, which seems much greater than the models predict.To better assess the quality of the polar ice (its thickness, its degree of fracturing), a team of scientists from ISTerre led by Ludovic Moreau is conducting a reconnaissance and test expedition in February and March 2019. The objective: to listen to the natural vibrations of the ice pack in order to deduce its mechanical characteristics (thickness, solidity, etc.). A pilot site has been identified in Svalbard, at 78° north latitude, as close as possible to the Arctic pack ice. 250 seismic sensors (seismometers) from the Sismob mobile instrument park of Résif were installed there for one month to record the vibrations and murmurs of this small ephemeral ice pack (it forms only a few months a year) in the Sveagruva fjord.This picture shows all the 250 autonomous seismological stations, Fairfield nodes, deployed on the frozen lake of Vallunden. The orange masts were used to delimit the perimeter to be studied.Sismob is part of Résif, a national research infrastructure dedicated to the observation and understanding of the Earth's internal structure and dynamics. Résif is based on observation networks of high technological level, composed of seismological, geodetic and gravimetric instruments deployed in a dense manner throughout the French territory. The data collected allow to study with a high spatio-temporal resolution the ground deformation, the superficial and deep structures, the seismicity at the local and global scale and the natural hazards, especially seismic, on the French territory. Résif integrates with European (EPOS - European Plate Observing System) and worldwide instruments that allow to image the interior of the Earth as a whole and to study many natural phenomena.La banquise est en train de disparaître avec le réchauffement climatique, et si la tendance est claire sur les dernières décennies, les scientifiques s’interrogent encore sur la vitesse de cette disparition, qui semble beaucoup plus importante que les modèles ne le prédisent.Pour mieux évaluer la qualité de la glace polaire (son épaisseur, son degré de fracturation), une équipe de scientifiques d’ISTerre dirigée par Ludovic Moreau mène une expédition de reconnaissance et de test en février et mars 2019. Objectif : écouter les vibrations naturelles de la banquise pour en déduire ses caractéristiques mécaniques (épaisseur, solidité…). Un site pilote a été identifié au Svalbard, à 78° de latitude nord, au plus proche de la banquise arctique. 250 capteurs sismiques (sismomètres) du parc d’instruments mobiles Sismob de Résif y ont été installés pendant un mois pour enregistrer les vibrations et murmures de cette petite banquise éphémère (elle ne se forme que quelques mois par an) dans le fjord de Sveagruva.Cette photo montre la totalité des 250 stations sismologiques autonomes, nodes Fairfield, déployées sur le lac gelé de Vallunden Les mats orange ont servi à délimiter le périmètre à étudier.Sismob fait partie de Résif, une infrastructure de recherche nationale dédiée à l’observation et la compréhension de la structure et de la dynamique Terre interne. Résif se base sur des réseaux d’observation de haut niveau technologique, composés d’instruments sismologiques, géodésiques et gravimétriques déployés de manière dense sur tout le territoire français. Les données recueillies permettent d’étudier avec une haute résolution spatio-temporelle la déformation du sol, les structures superficielles et profondes, la sismicité à l’échelle locale et globale et les aléas naturels, et plus particulièrement sismiques, sur le territoire français. Résif s’intègre aux dispositifs européens (EPOS - European Plate Observing System) et mondiaux d’instruments permettant d’imager l’intérieur de la Terre dans sa globalité et d’étudier de nombreux phénomènes naturels

Réseaux sismiques semi-permanents à grand N : Choix techniques et stratégie pour l'expérience FaultScan

The FaultScan project aims to operate large semi-permanent seismic networks of 400 stations for at least 3 years to probe the San Jacinto Fault at depth (California, USA). The original idea of the project is to show that the seismic noise generated by vehicle traffic, and in particular by heavy freight trains, can be transformed into a powerful repetitive seismic source for continuously probing the earth's crust, especially in seismic fault zones a few kilometres deep. This poster will show the different types of instruments tested at ISTerre (Grenoble, France) to find the best solution to operate such dense networks.This poster was presented at the Résif Scientific and Technical Meetings held in Biarritz in November 2019. Résif is a national research infrastructure dedicated to the observation and understanding of the Earth's internal structure and dynamics. Résif is based on high technology observation networks, composed of seismological, geodetic and gravimetric instruments deployed in a dense manner throughout the French territory. The data collected allow the study of ground deformation, surface and deep structures, local and global seismicity and natural hazards, particularly seismic, on the French territory with a high spatio-temporal resolution. Résif is integrated into the European (EPOS - European Plate Observing System) and worldwide instruments that allow to image the Earth's interior in its entirety and to study many natural phenomena.Le projet FaultScan vise à exploiter de grands réseaux sismiques semi-permanents de 400 stations pendant au moins 3 ans pour sonder la faille San Jacinto (Californie, USA) en profondeur. L'idée originale du projet est de montrer que le bruit sismique généré par la circulation des véhicules, et en particulier par les trains de marchandises lourds, peut être transformé en une puissante source sismique répétitive pour sonder en continu la croûte terrestre, notamment dans les zones de failles sismiques, à quelques kilomètres de profondeur. Ce poster montre les différents types d'instruments testés à ISTerre (Grenoble) pour trouver la meilleure solution pour exploiter des réseaux aussi denses. Il a été présenté aux Rencontres scientifiques et techniques Résif qui se sont déroulées à Biarritz en novembre 2019. Résif est une infrastructure de recherche nationale dédiée à l’observation et la compréhension de la structure et de la dynamique Terre interne. Résif se base sur des réseaux d’observation de haut niveau technologique, composés d’instruments sismologiques, géodésiques et gravimétriques déployés de manière dense sur tout le territoire français. Les données recueillies permettent d’étudier avec une haute résolution spatio-temporelle la déformation du sol, les structures superficielles et profondes, la sismicité à l’échelle locale et globale et les aléas naturels, et plus particulièrement sismiques, sur le territoire français. Résif s’intègre aux dispositifs européens (EPOS - European Plate Observing System) et mondiaux d’instruments permettant d’imager l’intérieur de la Terre dans sa globalité et d’étudier de nombreux phénomènes naturels

Comportement dynamique et vulnérabilité du bâti ancien à la suite du séisme du Teil (11/11/19). Cas d'étude de la cathédrale de Viviers et du château de Saint Thomé (Ardèche).

International audienc

Comportement dynamique et vulnérabilité du bâti ancien à la suite du séisme du Teil (11/11/19). Cas d'étude de la cathédrale de Viviers et du château de Saint Thomé (Ardèche).

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Comportement dynamique et vulnérabilité du bâti ancien à la suite du séisme du Teil (11/11/19). Cas d'étude de la cathédrale de Viviers et du château de Saint Thomé (Ardèche).

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